9.1.1. Начальная загрузка: LILO и GRUB

9.1.1. Начальная загрузка: LILO и GRUB

Общие механизмы

Как известно, первая программа, которая выполняется после включения компьютера, — это BIOS. Она находит загрузочное устройство, считывает в память его первый (нулевой) сектор и передает на него управление. В этом секторе находится MBR (Master Boot Record) — главная загрузочная запись размером в 512 байт, в которой помещаются:

? первичный загрузчик;

? таблица разделов диска (Partition Table) размером в 64 байта, описывающая четыре первичных раздела: номера их первого и последнего цилиндров, тип файловой системы и признак активности раздела;

? «волшебное число» (0xAA55), предназначенное для проверки, служит ли данный сектор загрузочным.

Формат MBR стандартен для всех операционных систем, а содержание области, отведенной под первичный загрузчик, может различаться. Этот загрузчик очень мал, поэтому перед ним стоит всего одна задача: найти на диске и считать в память код загрузчика следующего этапа, разворачивающего уже саму операционную систему, и передать ему управление.

В ОС Windows 9x первичный загрузчик передает управление на Boot Record — первый сектор того первичного раздела, который отмечен как активный (bootable — такой может быть только один). В более сложных системах из MBR запускается диспетчер загрузки (NTLoader для Windows NT, LILO и GRUB — для Linux), позволяющий выбрать вариант загрузки и даже загружаемую ОС. Такую гибкость диспетчеру обеспечивает возможность не ограничиваться тем объемом данных, который помещается в MBR, а читать необходимые данные из файлов на диске. Достигается эта гибкость ценой зависимости от файловой системы: существуют файловые системы (например, XFS и ReiserFS с включенным режимом оптимизации дискового пространства), с которыми ОС Linux может работать, но загружаться с них не может. Отдельный раздел /boot, о котором говорилось в п.1.2.2 в связи с «барьером 1024 цилиндра», необходим еще и поэтому: на нем должна быть создана файловая система ext2fs или ext3fs, а для всех остальных разделов файловые системы можно выбирать произвольно.

Загрузчик LILO

Стандартный загрузчик Linux — LILO (LInux LOader) — состоит из двух частей: первичного загрузчика LI и вторичного LO. LI располагается в MBR и только и умеет, что загружать LO, а тот уже передает управление ядру или вызывает другой первичный загрузчик (например, Windows 9x). LO находится в файле на диске (по умолчанию /boot/boot.b). О файловых системах LI не знает, поэтому карта размещения этого файла хранится в нем в виде «цилиндр/головка/сектор». Помещает ее туда утилита /sbin/lilo, которую нужно запускать после любого изменения LO или его конфигурационного файла /etc/lilo.conf.

У вторичного загрузчика LO есть собственная карта размещения файлов (по умолчанию /boot/map). По ней он ищет загружаемое ядро и образ виртуального диска, поэтому после любого изменения ядра или загружаемых модулей тоже обязательно запускать утилиту lilo.

Что такое виртуальный диск? Представьте себе загрузку Linux со SCSI-диска или другого устройства, драйвер которого не вкомпилирован в ядро, а подгружается в виде модуля. LILO сможет найти и прочитать с него файл образа ядра. Теперь ядру предстоит смонтировать корневую файловую систему. Чтобы сделать это, нужно подключить драйвер SCSI, а чтобы найти драйвер в /lib/modules, нужно смонтировать корневую файловую систему.

Похожая проблема возникает при первоначальной установке ОС Linux: для работы инсталлятора нужна файловая система со стандартными утилитами, а на диске ее еще нет. Обе проблемы решаются в Linux с помощью технологии initrd (INITial Ram Disk): вместе с ядром LILO загружает в память образ стартового диска, и ядро монтирует его как обычную файловую систему. В этой файловой системе находятся модули, необходимые для работы с нестандартными внешними устройствами и сетью, и утилиты для их подгрузки. Подключив модули, ядро отсоединяет виртуальный диск и монтирует настоящую корневую файловую систему.

Файл образа виртуального диска обычно называется /boot/initrd-<версия_ядра>. Если нестандартных устройств у вас нет или их драйверы встроены в ядро, то этот файл для загрузки не нужен.

Поведение LILO зависит от настроек в его конфигурационном файле /etc/lilo.conf. Ниже приведен пример такого файла. Символ #, как обычно, служит для комментариев.

Листинг 9.1. Примерный файл /etc/lilo.conf

# LILO version: 21.5

# Общий раздел

#

# использовать MBR первого жесткого диска первого

# контроллера IDE

boot=/dev/hda

#

# Карта LO

map=/boot/map

#

# Файл вторичного загрузчика

install=/boot/boot.b

#

# Режим для загрузочных дискет. У меня закомментирован.

# compact

#

# Режим VGA: normal - 80x25, ext - 80x50

vga=normal

#

# Раскладка клавиатуры

keytable=/boot/ru4.kit

# Диск поддерживает режим LBA (Large Block Access) —

# трансляцию

# физических адресов в логические так,

# чтобы число цилиндров не превышало

# понятных BIOS 1024. Другое значение этого

# параметра - linear. Не меняйте значения, выставленного

# инсталлятором, если вы не знаете точно, что делаете.

lba32

#

# Сообщение, которое выдается при загрузке

message=/boot/message

#

# Задержка 5 секунд (в других версиях LILO этот параметр

# называется delay)

timeout=50

#

# Вывести message и приглашение

# к выбору загружаемого ядра на

# timeout/10 секунд, после которых загружается ядро,

# выбранное по умолчанию.

# Если prompt не установлен, добиться приглашения

# можно, удерживая <Shift> во время загрузки.

prompt

#

#Цветовая схема

menu-scheme=wb:bw:wb:bw

#

# Ядро, загружаемое по умолчанию. Если не указано, то

# загружается первое в списке

default=Fedora

#

# Список вариантов загрузки, не более 16.

# В каждой секции варианта должна быть строка

# label. Это имя, которое вводится в ответ на приглашение

# LILO или является командой меню и служит для выбора

# загружаемого ядра или ОС.

#

image=/boot/vmlinuz-2.4.20 # ядро

 label=linux-initrd        # метка

 initrd=/boot/initrd-2.4.20.img

 root=/dev/hda6 # монтировать этот раздел как корневой

 read-only      # режим монтирования / на время загрузки

#

image=/boot/vmlinuz-2.6.9-1.667

 label=Fedora

 root=/dev/hda2

 read-only

#

image=/boot/vmlinuz

 label=failsafe

 root=/dev/hda6

 append=" mem=64M failsafe" # параметры, передаваемые ядру

 read-only

#

other=/dev/hda1  # ОС - не Linux

 label=WindowsXP # root не указывается

 table=/dev/hda  # где находится таблица разделов

Если вы определили секцию other=/dev/hda1, то в корневом каталоге раздела /dev/hda1 (диска С:) должен находиться вторичный загрузчик. У меня, например, на одном из компьютеров с много вариантной загрузкой там находится NTLoader (поскольку WindowsXP была установлена до Linux), и LILO успешно загружает WindowsXP.

Команда append позволяет передать ядру необходимые параметры. Ее формат:

append=" параметр1[=значение1][, значение2...] [параметр2[=значение3][,значение4...]...]"

Значения разделяются запятой без пробелов, параметры разделяются пробелами. Например, у вас есть устройство CD-RW, которое вы до сих пор использовали как обыкновенный CD-ROM, подключив его как Secondary Slave, то есть /dev/hdd. Чтобы записывать компакт-диски под Linux, CD-RW должен быть устройством SCSI, значит, это устройство нужно эмулировать. Команда выглядит так:

append=" hdd=ide-scsi "

Не забудьте после каждого изменения конфигурационного файла запустить утилиту lilo. Некоторые ее полезные ключи:

? -V — показать версию LILO;

? -q — показать текущую карту загрузки;

? -t — проверить lilo.conf на ошибки;

? -u — удалить LILO. После удаления вы сможете загрузить Linux только с внешнего носителя (дискеты).

Если вы решили пока не удалять LILO, то при очередной загрузке системы вас встретит приглашение LILO. Нажмите <Ввод>, чтобы загрузить вариант по умолчанию. Нажмите <Tab> для просмотра вариантов. Иногда на экран выдается только подсказка:

LILO

Чтобы выбрать ядро, нужно нажать клавишу «Shift», после чего появится подсказка:

LILO boot:

и только теперь можно нажать <Tab>. Если вы введете команду help, то получите список всех команд LILO.

Чтобы загрузиться в однопользовательском режиме (например, для восстановления системы после аварии), введите в строке приглашения:

<метка_варианта> single

Если вы переустановили Windows, а она заменила вам содержимое MBR, то восстановить его можно, загрузившись с дискеты или компакт-диска и введя команду lilo. Таким же образом можно установить LILO, если при инсталляции системы вы выбрали другой диспетчер загрузки.

Любопытно, что четыре буквы приглашения LILO — это отметки об успешном окончании четырех шагов загрузки. Если вы видите меньше четырех букв, то это значит:

? L<xx>: первичный загрузчик запустился, но не смог загрузить вторичный. Двузначное число xx — это код ошибки. Обычно причина ошибки — аппаратный сбой.

? LI: LI смог загрузить вторичный загрузчик, но не смог передать ему управление. Причина: перемещение /boot/boot.b без запуска утилиты lilo. Чаще всего это значит, что вы удалили или добавили раздел.

? LIL: LO запустился, но не смог прочитать карту размещения файлов. Аппаратный сбой.

? LIL?: LO загрузился по неправильному адресу. Причина — перемещение /boot/boot.b без запуска утилиты lilo.

? LIL-: испорчена карта размещения файлов. Причина — перемещение /boot/map без запуска утилиты lilo.

? Еще одной причиной любой из этих ошибок может быть неправильное указание геометрии диска (несовпадение ее с фактической).

Загрузчик GRUB

Другой известный диспетчер загрузки — это набирающий все большую популярность GNU GRUB (GRand Unified Bootloader). В дистрибутивах Mandrake и Fedora Core этот загрузчик используется по умолчанию, хотя я рекомендую вам сменить его на проверенный временем LILO.

GRUB использует несколько отличную от LILO схему загрузки. Вторичный загрузчик хранится не в каком-то файле, а в не используемом системой пространстве. Обычно это вся первая дорожка диска. Если места для полноценного вторичного загрузчика там недостаточно, туда помещается маленький загрузчик промежуточного этапа, «полуторный», состоящий из драйвера файловой системы и инструкций для вызова настоящего, большого, вторичного загрузчика. Благодаря такой организации GRUB поддерживает большинство файловых систем (FAT и FAT32, ext2fs и ext3fs, ReiserFS, XFS, BSD FFS), понимает большинство форматов исполняемых файлов и — не главное, но самое заметное для начинающего системного администратора, — изменения в конфигурационном файле вступают в силу сразу же, без прописывания их в специальном месте специальной утилитой.

Конфигурационный файл GRUB называется /boot/grub/grub.conf. В мгновенно устаревающих руководствах вы можете встретить другое название — /boot/grub/menu.1st — но это не страшно: этот файл является символической ссылкой на первый. Пример такого файла приведен ниже.

Листинг 9.2. Примерный файл /boot/grub/grub.conf

#boot=/dev/hda

default=0

fallback=1

timeout=5

splashimage=(hd0,1)/grub/splash.xpm.gz

hiddenmenu

title Fedora Core (2.6.9-1.667)

 root (hd0,1)

 kernel /vmlinuz-2.6.9-1.667 ro root=/dev/hda2

 initrd /initrd-2.6.9-1.667.img

title WindowsXP

 rootnoverify (hd0,0)

 chainloader +1

Закомментированная команда boot указывает загрузочный диск. Команда default говорит, какая метка (title) будет загружена по умолчанию, а fallback — какая система будет загружена в случае неудачи. Команда timeout указывает время (в секундах) ожидания ввода команды или выбора другой операционной системы.

Команда splashimage указывает, какой рисунок будет использован в качестве фона. Если у вас что-то не ладится с видеорежимом, закомментируйте это строку.

Труднее всего смириться с тем, как GRUB именует жесткие диски и их разделы. Диски отсчитываются не с буквы «а», а с нуля, а разделы — не с единицы, а тоже с нуля. Таким образом, раздел, который Linux именует /dev/hda1, a Windows — С:, GRUB называет (hd0,0). Круглые скобки обязательны.

Команда rootnoverify нужна для не-Linux систем, a chainloader +1 —для ОС, понимающих только «цепочечную» загрузку (MBR ? загрузочная запись активного раздела). Если вы зачем-то разместили Windows на неактивном разделе, откуда она сама загрузиться не сможет, то команде chainloader должна предшествовать команда makeactive.

GRUB имеет графический интерфейс, но попасть в его командную строку все-таки можно: увидев меню вторичного загрузчика, выберите курсором нужную позицию и нажмите <с> (нажав <Ввод>, вы загрузите выбранную систему, нажав <а>, вы сможете передать ядру дополнительные параметры, а нажав <е> — отредактировать последовательность команд, выполняемых при загрузке выбранной системы).

Итак, вы в командной строке. Редактировать вводимые команды можно в стиле bash: поддерживается автодополнение команд и путей к файлам, пролистывание истории команд стрелками «вверх» и «вниз». Список всех доступных команд можно получить по команде help, а получить краткую справку о команде — введя help <имя_команды>.

Установить диспетчер загрузки GRUB (если вы не сделали этого при инсталляции системы) можно командой /sbin/grub-install /dev/hda. Утилита grub-install, как и все остальные компоненты GRUB, содержится в пакете grub, который можно скачать по адресу http://www.sisyphus.ru/srpm/grub.

Как установить графический фон загрузчика GRUB

Много интересных картинок, пригодных для установки в качестве фона загрузчика GRUB, можно найти по адресу http://ruslug.rutgers.edu/~mcgrof/grub-images/images/working-splashimages. Чтобы не загружать все эти картинки, можно просмотреть их уменьшенные изображения по адресу http://ruslug.rutgers.edu/~mcgrof/grub-images/images, а потом уже загрузить понравившуюся картинку.

Выбранную картинку поместите в каталог /boot/grub и укажите ее в директиве splashimage конфигурационного файла:

splashimage=(hd0,0)/boot/grub/image.xpm.gz

Собственную картинку можно использовать как фон для загрузчика, если преобразовать ее в формат, поддерживаемый GRUB. Преобразование выполняется утилитой convert, после чего картинку нужно сжать компрессором gzip:

# convert myimage.png -colors 14 -resize 640x480 myimage.xpm

# gzip myimage.xpm